装配式混凝土居住建筑和公共建筑全过程设计实践汇总

案例1：面砖反打PC剪力墙住宅设计

█项目基本情况

基地面积：10.43万m2；总建筑面积：约36万m2；容积率：2.9；

住宅比例：70%；

PC比例:住宅4层及以上采用PC，标准层PC率为34%，折合整栋PC率为25%

█ 户型标准化

█立面标准化

立面简洁，元素归并，风格统一。

█立面分析

考虑到立面底部基座及女儿墙屋顶构架的造型复杂，复制率低。底部基座及女儿墙以上部分不考虑PC预制构件。标准层做PC，同一位置不会出现不同构件，构件复制率高。

平面PC布置方案

本项目为装配式整体式剪力墙结构体系，南北外挂PCF，东西山墙预制剪力墙；

在制作了凸窗、阳台、设备平台、楼梯、预制剪力墙及PCF的情况下，本项目PC外墙50%以上，标准层预制率可达到34%。

█ PC建筑防水设计——窗周防水

预埋框料要求：铝合金窗框；

框料宽度一般50-60mm；

窗脚埋深20mm以上；

泄水孔须外露；

中梃外凸50mm以内；

█PC安装施工——PC板的连接及防水

▲PCF构件竖向缝与水平缝做法

█PC安装施工——PC板内侧支模

▲PCF内模拉结螺杆

█PC安装施工——窗与结构的连接

▲预制飘窗板锚固节点

▲预制平板窗锚固节点

█ PC安装施工——免外脚手架做法

▲外架三角撑

▲防护架安装就位

▲两层外防护架周转

案例2：石材反打PCF剪力墙住宅设计

█ 项目基本情况

PC率=PC方量/地上混凝土总方量：1#、4#、6#为15%，3#楼为15.1%，8#楼为15.3%。

1#，3#，4#，6#楼梯采用工厂预制；8#楼梯采用传统现浇。

PCF＋石材板的总厚150mm，石材厚度30mm。

▲PCF外模内浇墙体及凸窗

▲PCF外墙及凸窗现场安装

▲PC结合铝模技术应用

▲PC结合铝模技术应用▲爬架与穿插施工

▲石材反打生产流程

█ 石材破损解决方案

对PC石材破损程度不同，采用不同的修补方式：对于小于3的破损，直接采用相同颜色的石材专用胶进行修补；对于3cm以上的破损，采用切割石材拼块修补，并对修补部位进行拉拔试验。

▲石材胶修补

▲修补部位拉拔试验

案例3：夹心保温PC剪力墙住宅设计

█项目基本情况

占地面积：76314.60平方米

用地性质：住办（宅83-85%，公15-17%）

容积率：2.65

地上计容建筑面积：202233.69平方米

建筑限高：80M（局部100M）

预制装配率：30％

█ 建筑平立面设计

高层的立面具有典型的三段式特征

底层三层为干挂石材和铝板打造的基座

主体材料为深色的仿石材涂料

柱子直通至三层，强化竖向特征

梁的位置以深色铝板饰面

整个基座庄严沉稳

在高层住宅上强调建筑的线条与体块的对比，完善体量的同时，又不失变化，使整个建筑高贵典雅、自然又极富韵律感。

█ 装配式设计要点

预制夹心保温剪力墙结构设计所依据的标准及图集：

1、行业标准《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1-2014）

2、上海市标准《装配整体式混凝土居住建筑设计规程》（DG/TJ08-2071-2015）

3、上海市标准《预制混凝土夹心保温外墙板应用技术规程》（DG/TJ08-2158-2015）

4、行业设计指导《装配式建筑系列标准应用实施指南》（装配式混凝土结构建筑）

5、国标图集《预制混凝土剪力墙外墙板》（15G365-1）、《装配式混凝土结构连接节点构造（剪力墙》（15G310-2）

6、上海市标准图集《装配整体式混凝土构件图集》（DBJT08-121-2016）

7、企业标准：HALFEN、斯贝尔、佩克、Thermomass、利物宝等

构件种类：预制空调板，预制剪力墙，预制飘窗，预制平窗，预制楼梯

类型及数量：21种，共44块，除飘窗外均为简单构件。

构件立面范围：下部三层为底部加强区，剪力墙不宜做PC，其余构件PC预制

最重预制构件：为预制剪力墙，约5.5吨

█ 建筑立面PC拆分

立面PC设计难点：

1、高层住宅考虑附赠价值，外窗采用预制凸窗

2、预制凸窗结合方案造型，做了复杂的线脚处理

3、阳台造型在侧墙增加有规律的体块凹凸变化

▲哈芬不锈钢连接件布置的技术要求

█ 夹心保温剪力墙的工厂生产

▲保温板分块铺放

▲内叶墙板钢筋绑扎、埋件固定

█ 工法楼设计安装

工法展示楼：

1、将9号楼中的中间户和公共部位单独摘取出来，单独各专业深化，现场搭建3层高工法楼。

2、工法楼一层现浇，立面采用干挂石材；二层和三层预制，立面采用仿石涂料。

采用BIM软件进行了三维建模及构件拆分，并模拟现场安装工序进行了预拼装。

▲现场完成效果

█ 高层楼栋施工安装

▲现场完成效果

案例4：节段柱预应力框架会所设计

█ 项目基本情况

该项目位于上海青浦区蟠中路及蟠祥路交叉口处，为上海中建集团虹桥生态商务商业社区项目配套的销售中心。装配整体式框架结构，共两层，底层层高4.8米、二层层高4.2米，平屋顶建筑，建筑面积1154平方米。

█ 建筑平面图—底层

█ 建筑平面图—二层

█ PC结构设计概况

基础现浇，±0.000以上采用装配整体式框架，基础预留与柱连接钢筋，柱纵筋采用灌浆套筒连接方式。

构件拆分为预制柱、预制预应力框架叠合梁、预制叠合楼层次梁、预制楼梯板、预制叠合楼板、预制檐口板。

预制楼板采用单向叠合板，板宽小于3米。模型计算中需注意楼板传力方向。

主次梁连接采用牛腿支承的简支方式，模型中次梁两端全部设为铰接。

水平向跨度为12.6、10.8、12.6米，由于建筑空间要求较高，梁高受到限制，采用后张法有粘结预应力梁，梁高800。

▲通过BIM建模进行碰撞检查及预拼装。预制率在60%以上

█ 现场制作及安装

▲预制节段柱的吊装

▲预制节段柱的安装就位

▲二层楼面吊装完成

▲现浇框架梁柱节点

▲主次梁节点

█ 现场建成效果

案例5：装配整体式办公综合楼设计

█ 项目基本情况

建筑面积6100平方米，地上5层，建筑总高度22.1m

主要建筑功能为办公、展示及厂区配套服务用房

各层层高分别为：底层层高5高5.0m，二～五层均4.2m

大楼整体立面采用玻璃幕墙＋外挂PC墙板

█ 设计项目概况

结构体系：装配整体式框架结构，抗震等级为三级

预制范围：预制外挂墙板、预制柱、预制叠合梁、预制预应力空心板叠合

楼板（局部钢筋桁架叠合板）、预制楼梯、预制清水混凝土内墙、NALC

加气混凝土轻质条板、预制女儿墙等

单体建筑预制率：83％左右

█ 建筑设计—柱网标准化

柱网尺寸是装配式框架建筑标准化设计的关键，标准化柱网基本决定了预制叠合梁和叠合板的布置方式和种类数量。

平面布局采用了6.9m×6.9m的标准化柱网尺寸，奠定了装配式建筑设计的基本模数。标准化柱网使得楼板跨度和开间种类不超过3种，预制柱、梁、板的种类大大减少。

█ 建筑设计—立面设计

█ 预制结构设计—预制体系

考虑到本项目为预制装配式示范项目，为进一步体现装配式建筑工业化建造的优势，尽量减少现场湿作业，设计遵循预制构件范围最大化原则来进行装配结构体系设计。预制范围如下：

框架柱（-0.200～屋顶）

主、次梁（二～屋顶层）（采用叠合梁做法）

楼板（局部采用钢筋桁架叠合楼板，其余均采用预应力空心板叠合板）

内隔墙（预制清水混凝土内墙、预制陶粒混凝土内墙、NALC加气混凝土轻质条板）

楼梯（预制梯段＋预制门架）；

外立面（预制外挂墙板＋玻璃幕墙）

█ 预制结构设计—体系特点

预制结构体系主要特点：

框架柱从基础顶面～屋顶全高预制

办公房间无次梁布置，采用预应力空心板叠合板

部分大跨度框架梁采用先张法预应力预制叠合梁

外立面采用预制外挂墙板＋玻璃幕墙交错布置

█ 预制结构设计—先张法预应力预制梁

构件生产制作采用长线法，预应力筋采用了1860级高强低松弛钢绞线

大部分预应力钢绞线置于梁底替代部分普通纵筋

为解决施工工况的梁面抗裂问题，在预制梁顶部也布置了4根钢绞线

梁底外排纵筋仍采用普通钢筋伸入梁柱节点，伸入节点纵筋数量同时满足计算和构造要求

█ 预制结构设计—预应力圆孔板叠合板

基本实现无次梁平面布置，大大减少了预制构件和连接数量，可有效降低建造成本、提高施工效率

在满足受力要求的前提下，可大幅减轻楼盖重量，从而减少结构整体自重，减小地震力及基础反力

施工工况可以不需在板底设置临时支撑，即做到实际意义的板底免支撑施工，具有节装配式住宅材、省人力等优点

对于大跨度构件，采用预应力技术可有效提高构件抗裂性能，可大幅节省钢筋用量

█ 连接节点设计

▲框架梁柱节点

▲主次梁牛担板连接节点

▲预制梯板及半平台门架

▲预制楼梯梁（抗扭）

案例6：双T板框架结构商业广场设计

█ 项目基本情况

1.项目位于闵行颛桥，独栋4层购物中心、框架结构平面尺寸为77mX166m(宽度x长度)

2.采用装配整体式框架结构，主要预制构件为预制钢筋桁架板、预制叠合梁、预制楼梯、预制叠合双T板底板，预制率30%

3.主体建筑设计单位：中建上海院；PC顾问及深化设计：上海天华

█ 双T板项目案例

▲关键连接节点做法

▲工厂生产场景

▲工法楼设计安装

▲类似项目建成效果

问题思考

装配式建筑的理解：“成品建筑＋工业化建造”

建筑工业化的“初心”：

两提：“提高建筑品质、提高建造效率”—企业

两减：“减少人工用量、减少环境污染”—政府

建筑、结构、机电、装修设计的一体化和同步性

设计必须深入了解下游环节的构件生产、运输、施工等条件，掌握技术关键：“拆分＋连接＋细节”

“预制＋预应力”是绝配，可有效提高构件抗裂性能、减小自重、节省钢筋、降低成本

作者简介：

李伟兴

副总工程师

博士，教授级高工

上海市建筑工业化专家委员会委员

建筑工业化创新联盟技术委员会委员

CCPA协会预制混凝土构件分会理事

E-mail：liweixing@thape.com.cn